第8章 表面现象与分散系统
第八章 溶胶
3cV r 4n
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超显微镜是根据丁铎尔效应而设计的可看到胶体粒子 的存在及运动的显微镜. 与普通显微镜的差别是强光源照射, 在与入射光垂直的方向上及黑暗视野条件下观察.
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第四节
溶胶的动力学性质
用分子运动论的观点, 研究胶体粒子的无规则运动以及由 此而产生的扩散, 渗透等现象, 研究胶粒在重力场作用下, 粒子 浓度随高度的变化规律. 一、布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息地作无 规则的运动，这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水 中悬浮花粉的运动中观察到的. 用超显微镜可以观察布朗运动.
四、超显微镜测定胶体粒子的大小
在超显微镜下看到的是粒子的散射光的影像, 其大小比胶 体粒子本身的投影大数倍之多. 粒子的平均大小可以估算. 设用超显微镜测出体积为V的溶胶中粒子数为n ，而已 知分散相的浓度为c ，则在所测体积V中，胶粒的总质量为 cV ，每个胶粒的质量为cV/n ；假设粒子是半径为r 的球形, 粒子密度为 ，则由 cV/n = (4/3) r3 即可求得胶粒的平均半径:
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丁铎尔效应
由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 当一束波长大 于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散 射现象－丁铎尔现象.
透 镜 光 源
溶胶
• 丁铎尔效应
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第三节 溶胶的光学性质
一、光的吸收、散射和反射 • 当入射光的频率与分子的固有频率相同时, 发生光的吸收. • 当光束与体系不发生任何相互作用时, 则可透过. • 当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时, 则发生光的反射. • 若入射光的波长大于分散粒子的尺寸时, 则发生光的散射. 可见光波长在400~700nm范围内, 大于一般胶体粒子的尺寸 (1~100)nm, 可发生光的散射. 光的振动频率高达1015Hz, 光的照射相当于外加电磁场作用于 胶体粒子, 使围绕分子或原子运动的电子被迫产生振动, 而质量达 大于电子的原子核是无法跟上如此高频率的振动的, 这样被光照射 的微小晶体上的每个分子, 便以一个次级光源的形式, 向四面八方 辐射出与入射光有相同频率的次级光波. 丁铎尔现象的实质是光 的散射作用. 丁铎尔效应又称为乳光效应, 散射光的强度可由瑞利 00-7-28 10 公式计算.
物化各种公式概念总结知识分享
物化各种公式概念总结第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境，状态与状态函数，广度性质与强度性质，过程与途径，热与功，内能与焓。
二、基本定律 热力学第一定律：ΔU =Q +W 。
三、基本关系式1、体积功的计算 δW = －p 外d V恒外压过程：W = －p 外ΔV定温可逆过程（理想气体）：W =nRT 1221ln ln p p nRT V V =2、热效应、焓：等容热：Q V =ΔU （封闭系统不作其他功）等压热：Q p =ΔH （封闭系统不作其他功） 焓的定义：H =U +pV ; ΔH =ΔU +Δ(pV ) 焓与温度的关系：ΔH =⎰21d p T T T C3、等压热容与等容热容：热容定义：V V )(T UC ∂∂=；p p )(T H C ∂∂=定压热容与定容热容的关系：nR C C =-V p 热容与温度的关系：C p ，m =a +bT +cT 2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程：ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =－Q =⎰-p 外d V 等容过程：W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p 等压过程：W =－p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V 可逆绝热过程：Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d pC V (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑V 1-㏑V 2)（T 与V 的关系） C p (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑P 2-㏑P 1) (T 与P 的关系)不可逆绝热过程：Q =0 ;利用C V (T 2-T 1)=－p 外(V 2-V 1)求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p 2、相变化 可逆相变化：ΔH =Q =n ΔH ；Ｗ＝－p (V 2-V 1)=－pV g =－nRT ; ΔU =Q +W3、实际气体节流膨胀：焦耳-汤姆逊系数：μJ-T （理想气体在定焓过程中温度不变，故其值为0；其为正值，则随p 降低气体T 降低；反之亦然）4、热化学标准摩尔生成焓：在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热（各种稳定单质在任意温度下的生成焓值为0）标准摩尔燃烧焓：…………，单位物质的量的某物质被氧完全氧化时的反应焓第二章 热力学第二定律一、基本概念 自发过程与非自发过程 二、热力学第二定律热力学第二定律的数学表达式（克劳修斯不等式）T QdS δ≥“=”可逆；“＞”不可逆三、熵（0k 时任何纯物质的完美结晶丧子为0）1、熵的导出：卡若循环与卡诺定理（页522、熵的定义：T Q dS rδ=3、熵的物理意义：系统混乱度的量度。
物理化学第8章 表面物理化学
如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
2.增溶作用
定义：非极性有机物如苯在水中溶解度很小， 加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度 大大增加，这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶 的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分 子形成的胶束中。
2、公式 （1）形式： ⊿p=2ϭ/r
（2）结论： ①凸液面： r >0，则 ⊿p > 0。
液滴越小，附加压力越大
②凹液面 ： r< 0，⊿p<0。
③水平液面：r为无穷大， ⊿p= 0。
④对于液泡（如肥皂泡）:
⊿p =
4ϭ r
因为肥皂泡有两个气液界面，且两个球形界面的
半径几乎相等，方向均指向液泡中心。
①液体能润湿毛细管（如水能润湿玻璃）： 呈凹形曲面，且液面上升一定高度。
p'
p ''
p0
M H2O
N Hg
r g h =⊿ p = 2 ϭ
r
曲率半径 r与毛细管半径R的关系：
R´ = R
cosq
联立以上二式，可得：
2ϭcosq
h=
r gR
②液体不能能润湿毛细管（如汞不能润湿玻璃）： 呈凹形曲面，且液面下降一定高度。
可见光的波长约在400~750 nm之间。
二、溶胶的力学性质
主要指： Brown 运动
扩散
沉降和沉降平衡
1、Brown运动(Brownian motion)
通过超显微镜，可以看到胶体粒子不断地 作不规则的“之”字形运动，这就叫布朗运 动。
产生原因：分散介质分子以不同大小和方向 的力对胶体粒子不断撞击而产生的。
第八章表面现象与分散系统判断题答案
第八章表面现象与分散系统判断题答案1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。
解：错，表面张力产生的原因是处于表面层的分子与处于内部的分子受力情况不一样。
2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
解：对。
3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。
所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个根本不同的概念。
解：错，二者既有区别，又有联系。
4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。
解：错，恒温、恒压，W’＝0时，ΔG < 0才是自发过程。
5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。
解：错，新生成的微小液滴有很高的比表面，因而有很高的表面吉布斯函数。
6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。
解：错，液体在毛细管内上升或下降决定于液体能否润湿管壁，润湿与否与σ(l-g)、σ(l-s)和σ(g-s)的相对大小有关。
7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。
解：错。
8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。
解：错。
9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。
解：错，达到饱和吸附时，不一定达到饱和浓度。
10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
解：错，溶质在表面层的浓度可以低于它在内部的浓度。
11．表面活性物质是指那些加人到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。
解：错，能显著降低溶液表面张力的物质才称为表面活性物质。
12．溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
解：错，溶胶在热力学上是不稳定的。
13．溶胶与真溶液一样是均相系统。
表面现象和分散系统
1、只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生因( ) 正确答案：错表面张力是增加单位表面积时体系吉布斯自由能的增量，与表面积大小无关。
2、对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
( ) 正确答案：对3、恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。
( ) 正确答案：错反馈：缺少“定组成”的条件。
4、过饱和蒸汽之所以可能存在,是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。
( )正确答案：错反馈：是因为微小液地具有较大的指向液滴内部的附加压力：5、液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。
( )正确答案：错反馈：决定于液体能否润湿固体．6、单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。
( ) 正确答案：错反馈：多分子层吸附中的第一层可能是化学吸附。
7、产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。
( )正确答案：错反馈：化学吸附需要活化能，因而较慢，不易达平衡。
8、在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。
( ) 正确答案：错反馈：Γ值达最大值时，溶质浓度达到ＣＭＣ，而没有饱和。
9、由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
( )正确答案：错反馈：产生负吸附时，恰好相反。
10、表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。
( ) 正确答案：错反馈：应该是“少量溶质即可显著降低溶液的表面张力”。
11、溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
( )正确答案：错反馈：热力学上是不稳定的12、溶胶与真溶液一样是均相系统。
( )正确答案：错反馈：溶胶是多相体系13、能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。
( )正确答案：错反馈：大分子溶液也有丁达尔效应14、通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。
8胶体溶液
此法可用于区分胶体与溶液
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二、溶胶的基本性质 (一) 溶胶的光学性质
当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方 向可以观察到胶体里出现的一条光亮的 “通路”，这种现象叫丁铎尔现象，也叫 丁铎尔效应（Tyndall effect）
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二、液体表面的吸附 （一）液体表面的吸附与表面活性剂
表面活性物质：能显著降低水表 面张力的物质 它所引起液体表面的吸附是正吸附。
表面惰性物质：能使水的表面张力升高的物质 它所引起液体表面的吸附是负吸附。
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二、液体表面的吸附 （一）液体表面的吸附与表面活性剂
阴离子型：如肥皂 ，RCOONa
R
一、固体表面的吸附
1. 物理吸附是固体表面的分子与吸附质分子之间的作 用力是范德华力（分子间引力）。这类吸附没有选择 性，吸附速度快，吸附与解吸(与吸附相反的过程)易 达平衡，但可因分子间引力大小不同使吸附的难易程 度不同，在低温时易发生物理吸附。
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第三节 固体和液体的表面吸附及乳状液
吸附：固体或液体表面吸引其它物质的分子、 原子或离子聚集在其表面上的过程。
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c．胶溶法：属化学分散法。原理是在新生成的沉 淀中加入适量电解质，使沉淀重新分散
成胶体。如新生成的 Fe(OH)3 沉淀，经 洗涤再加入少量稀 FeCl3 溶液，通过搅 拌后沉淀就转变为红棕色的 Fe(OH)3 溶 胶。
Fe(OH)3(新鲜沉淀) FeCl3 Fe(OH)3(溶胶) AgCl(新鲜沉淀) AgNO3 或 KCl AgCl(溶胶)
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形成乳状液的类型主要决定于所使用的乳化剂 的性质。 当加入水溶性乳化剂(HLB＞7)，如钠肥皂、乳蛋 白等，形成O/W型乳状液；
若加入油溶性乳化剂(HLB＜7) ，如钙肥皂、胆固
第八章 表面现象 测试
第八章表面现象测试一、单项选择题(每题2分,共20题)1、高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数：（）。
A、降低；B、增加；C、不改变。
2、有一露于空气中的球形液膜，若其直径为 0.2 cm，表面张力为 0.7 N/m，则该液膜所受的附加压力为：A、1.4 kPaB、2.8 kPaC、5.6 kPaD、8.4 kPa3、液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关：A、温度B、液体密度C、重力加速度D、大气压力4、根据生产或生活的需要，有时需要破坏亚稳状态，下列措施中与破坏亚稳状态无关的是A、在蒸馏时于液体中加入沸石或一端封闭的毛细玻璃管B、由飞机从高空中喷撒微小AgI颗粒进行人工降雨C、农药中加入表面活性剂D、结晶操作中延长陈化时间5、在等温下，同组成的两个大小不同的液球的饱和蒸气压p1(大球) 和p2(小球）存在：（）。
A、p1〉 p2B、p1 = p2C、p1〈 p2D、不能确定6、附加压力产生的原因是：（）。
A、由于存在表面；B、由于在表面上存在表面张力σ；C、由于表面张力σ的存在，在弯曲表面两边压力不同；D、难于确定。
7、ＢＥＴ三常数公式克描述为：（）。
A、五类吸附等温线；B、三类吸附等温线；C、两类吸附等温线；D、化学吸附等温线。
8、微小颗粒物质的熔点Tf ’与同组成大块物质的熔点Tf的关系是：（）。
A、Tf ’ > TfB、Tf ’ = TfC、Tf ’ < TfD、不能确定。
9、在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质, 如烷基苯磺酸盐, 其主要目的是：A、增加农药的杀虫药性B、提高农药对植物表面的润湿能力C、防止农药挥发D、消除药液的泡沫10、已知 293 K 时，水-辛醇的界面张力为 0.009 N/m，水-汞的界面张力为 0.375 N/m，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N/m，故可以断定：A、辛醇不能在水－汞界面上铺展开B、辛醇可以在水－汞界面上铺展开C、辛醇可以溶在汞里面D、辛醇浮在水面上11、在一支水平放置的洁净的玻璃毛细管中有一可自由移动的水柱，今在水柱右端微微加热，则毛细管内的水柱将（）。
物理化学第八章表面现象
见右图，液体内部分子受到的 力彼此抵销，但表面分子受到指 向液体内部的力，所以表面分子 有进入液体内部的倾向。 这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使 表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、 毛细现象、过饱和状态等。
二、表面吉布斯函数与表面张力
二、毛细管现象
将毛细管插入液体中，如果液体润湿管壁，则液 面成凹液面，液体将在管内升高；如果液体不润湿 管壁，液面成凸液面，液体将在管内下降。这种现 象称为毛细（管）现象。
h
h
二、毛细管现象
毛细管中液面上升高度可 用下式求算：
2 gh p r
2 cos h gR
θ称为接触角。
2、在凸面上 显然表面张力的合力指向球心， 内部分子所受压力大于表面分子。 ΔP = Pin - Pex >0 3、在凹面上 表面张力的合力仍然指向球心， 但内部分子所受压力小于表面分 子。 ΔP = Pin - Pex <0 ΔP ΔP
一、弯曲表面下的附加压力
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径 之间的关系式：杨-拉普拉斯公式
pex
h
2 2 1.250 7 5 10 (pa) 8 r 5 10
d
压力如此之大，气泡难以存在，但炉壁为多孔砖， 已有半径较大气泡存在，实际附加压力并不很大。
二、毛细管现象
润湿和不润湿： 若液体能够在固体表面铺展，则称该液体对该固体 能够润湿（后面还要讲到）。
润湿
不润湿
一、微小液滴的蒸汽压与人工降雨 二、纯液体的凝固点和过冷现象 三、微小晶粒的溶解度与过饱和溶液 四、过热液体与爆沸现象 五、亚稳状态与金属热处理
表面现象
g -l
若σs-g-σs-l =σg-l ，cos＝1，＝ 0，完全润湿； 若 σs-g-σs-l < σg-l ， 0< cos < 1， 0 < < 90，润
湿； 若σs-g < σs-l ， cos < 0， 90 < < 180，不润湿
防雨设备, 农药配制, 机械润滑, 矿物浮选, 注水采油, 金属焊接, 印染及洗涤等方面都与润湿有关。 药物制剂中很多方面要用到润湿，如外用的散剂， 片剂中的崩解剂，注射瓶中的针剂。
第六章
表面现象
引 言
•界面: 两相的接触面. 其中一相为气相的界 面习惯上称为表面. •界面现象是自然界中普遍存在的基本现象, 如润湿现象,毛细现象, 过饱和(过冷, 过热等) 现象, 吸附现象等. •产生界面现象的主要原因是处于界面层中的 分子与物质内部的分子存在力场上的差异, 两 者的化学势大小不相等. •高度分散的物质具有巨大的界面积,往往产生 明显的界面效应.
固定的 障片
可移动 的障片
• 油酸单分子膜示意图
二、表面活性剂的分类
阴离子表面活性剂 如肥皂 RCOONa 离子型表 面活性剂
阳离子表面活性剂
如胺盐 C18H37NH3+Cl－
表面活性 物质分类
非离子型 表面活性剂
两性表面活性剂
如氨基酸型R-NH-H2COOH 如聚乙二醇类 HOCOH2[CH2OCH2]nCH2OH
σ
I 无机酸, 碱, 盐等.
σ0
Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成洗 涤剂等. c
• 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
二、吉布斯吸附等温式
c d 吉布斯吸附等温式： RT dc T
胶体溶液.
第八章胶体溶液学习指导本章提要第一节分散系概述一、分散系的分类一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系。
被分散的物质称为分散相，容纳分散相的连续介质称为分散介质。
按照分散相粒径的大小，可以把分散系分为分子分散系、胶体分散系和粗分散系。
分散系统有均相分散系和非均相分散系两种类型。
非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相，均相分散系只有一个相。
二、胶体分散系胶体分散系的分散相粒子大小在1～100nm之间。
胶体分散系又可分为溶胶、高分子溶液以及缔合胶体。
溶胶的分散相粒子是由许多小分子或小离子聚集而成，溶胶是高度分散的非均相系统，较不稳定。
高分子溶液的分散相粒子是单个大分子或大离子，高分子溶液很稳定，属于均相系统。
缔合胶体是由表面活性剂分子在水中彼此以疏水基互相聚集在一起，形成的疏水基向里、亲水基向外的胶束溶液。
其缔合作用是自发和可逆的，是热力学稳定体系。
第二节表面现象一、表面积与表面吉布斯能分散相在分散介质中分散的程度称为分散度，通常用单位体积物质所具有的表面积，即比表面表示物质的分散度。
比表面越大，分散度也越大。
表面层分子比内部分子多出一部分能量，称为表面Gibbs能或表面能，用G表。
增加单位表面所需要的功常用σ表示，这种功成为单位表面积的表层分子比同量内部分子多出的自由能，叫比表面能，单位为J·m-2。
所以也可以把σ看做是作用于液面每米长度上的表面的收缩力，即看做是该液体的表面张力。
故表面张力又称比表面能，单位可用N·m-1表示：G表＝σ·A，表面张力是影响高度分散系稳定性的重要因素。
二、表面活性剂介质中其他物质的分子、原子或离子自动聚集在某物质（液体或固体）表面上的过程称为吸附。
溶液表面会吸附溶质，使液体表面张力发生变化。
能显著降低水的表面张力的物质称为表面活性物质或表面活性剂。
若溶质能降低溶剂表面张力，则溶液表层将保留更多的溶质分子或离子，其表层溶质的浓度大于内部浓度，这种吸附称为正吸附；反之，若能增高溶剂的表面张力，溶液表层则排斥溶质分子或离子，使其尽量进入溶液内部，此时溶液表层溶质的浓度小于其内部浓度，这种吸附称为负吸附。
物理化学第八章表面
第八章 《表面现象与分散系统》一、选择题1．在一般情况下不考虑表面的存在对系统性质的影响是因为（ ）。
A. 表面状态复杂；B. 表面不重要；C. 表面分子数比内部分子少得多，表面效应不明显；D. 表面分子与内部分子状态一样。
2． 在一支水平放置的洁净的玻璃毛细管中有一可自由移动的水柱，今在水柱右端微微加热，则毛细管内的水柱将（ ）。
A. 向右移动；B. 向左移动；C. 不移动；D. 条件不足，无法判断。
3．等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。
A. 表面吉布斯自由能降低的过程；B. 表面吉布斯自由能增加的过程；C. 表面吉布斯自由能不变的过程；D. 表面积缩小的过程。
4．若某液体在毛细管内呈凹液面，则该液体在该毛细管中将（ ）。
A. 沿毛细管上升；B. 沿毛细管下降；C. 不上升也不下降。
D. 条件不足，无法判断5．液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于（ ）。
A. 空气压力；B. 毛细管半径；C. 液体表面张力；D. 液体粘度。
6．当表面活性剂加入溶剂中后, 产生的效果是（ ）。
A. /0d dc σ< 正吸附；B. /0d dc σ> 正吸附；C. /0d dc σ< 负吸附； D . /0d dc σ> 负吸附。
7．在影响物质表面张力的因素中，下列说法哪个不对?（ ）。
A. 与压力有关；B. 与温度有关；C. 与共存相有关；D. 与表面积有关。
8． 空气中有一肥皂泡, 直径为2mm, 若其表面张力为0.06 N· m -1, 则泡内附加压力为（ ）。
A. 0.06×103 Pa ；B. 0.24×103 Pa ；C. 0.12 ×103 Pa ；D. 0.48×103 Pa 。
9．对于一理想的水平液面，下列各量中，何者为零？（ ）。
A. 表面张力；B. 表面能；C. 附加压力；D. 比表面能。
10．对于化学吸附的描述, 以下说法中不正确的是（ ）。
2023年大学_物理化学简明教程(邵谦著)课后答案下载
2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载绪论0.1 物理化学的研究对象及其重要意义0.2 物理化学的研究方法0.3 学习物理化学的方法第一章热力学第一定律(一)热力学概论1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念(二)热力学第一定律1.3 能量守恒--热力学第一定律1.4 体积功1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的热力学能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的节流膨胀(三)热化学1.10 化学反应的热效应1.11 生成焓及燃烧焓1.12 反应焓与温度的关系--基尔霍夫方程思考题第二章热力学第二定律2.1 自发过程的共同特征2.2 热力学第二定律的经典表述2.3 卡诺循环与卡诺定理2.4 熵的概念2.5 熵变的计算及其应用2.6 熵的物理意义及规定熵的计算2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数2.8 热力学函数的?些重要关系式2.9 厶C的计算__2.10 非平衡态热力学简介思考题第三章化学势3.1 偏摩尔量3.2 化学势3.3 气体物质的化学势3.4 理想液态混合物中物质的化学势 3.5 理想稀溶液中物质的化学势3.6 不挥发性溶质理想稀溶液的依数性 3.7 非理想多组分系统中物质的化学势思考题第四章化学平衡4.1 化学反应的方向和限度4.2 反应的标准吉布斯函数变化4.3 平衡常数的各种表示法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6 其他因素对化学平衡的影响思考题第五章多相平衡5.1 相律(一)单组分系统5.2 克劳修斯一克拉佩龙方程5.3 水的相图(二)二组分系统5.4 完全互溶的双液系统__5.5 部分互溶的双液系统__5.6 完全不互溶的双液系统5.7 简单低共熔混合物的固一液系统 5.8 有化合物生成的固一液系统__5.9 有固溶体生成的固一液系统(三)三组分系统5.10 三角坐标图组成表示法__5.11 二盐一水系统__5.12 部分互溶的三组分系统思考题第六章统计热力学初步6.1 引言6.2 玻耳兹曼分布6.3 分子配分函数6.4 分子配分函数的求算及应用第七章电化学(一)电解质溶液7.1 离子的迁移7.2 电解质溶液的电导7.3 电导测定的应用示例7.4 强电解质的活度和活度系数__7.5 强电解质溶液理论简介(二)可逆电池电动势7.6 可逆电池7.7 可逆电池热力学7.8 电极电势7.9 由电极电势计算电池电动势7.10 电极电势及电池电动势的应用(三)不可逆电极过程7.11 电极的.极化7.12 电解时的电极反应7.13 金属的腐蚀与防护__7.14 化学?源简介第八章表面现象与分散系统(一)表面现象8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.2 纯液体的表面现象8.3 气体在固体表面上的吸附 8.4 溶液的表面吸附8.5 表面活性剂及其作用(二)分散系统8.6 分散系统的分类8.7 溶胶的光学及力学性质8.8 溶胶的电性质8.9 溶胶的聚沉和絮凝8.10 溶胶的制备与净化__8.11 高分子溶液思考题第九章化学动力学基本原理9.1 引言9.2 反应速率和速率方程9.3 简单级数反应的动力学规律9.4 反应级数的测定9.5 温度对反应速率的影响9.6 双分子反应的简单碰撞理论9.7 基元反应的过渡态理论大意__9.8 单分子反应理论简介思考题第十章复合反应动力学10.1 典型复合反应动力学10.2 复合反应近似处理方法10.3 链反应__10.4 反应机理的探索和确定示例10.5 催化反应10.6 光化学概要__10.7 快速反应与分子反应动力学研究方法简介思考题附录Ⅰ.某些单质、化合物的摩尔热容、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数及标准摩尔熵Ⅱ.某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓(298K)Ⅲ.不同能量单位的换算关系Ⅳ.元素的相对原子质量表Ⅴ.常用数学公式Ⅵ.常见物理和化学常数物理化学简明教程（邵谦著）：内容简介本教材自8月出版以来,受到了广大读者,特别是相关高校师生的厚爱,并被许多高校选作教材。
(整理)表面现象和分散系统
第八章表面现象和分散系统一、填空题1、半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是。
2、液滴的半径越小，饱和蒸气压越，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸压越。
3、憎液固体，其表面不能被液体所润湿，其相应的接触角θ 90°。
4、相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P平、P凹、P凸分别表示平面、曲面、凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是。
5、加入表面活性剂，使液体的表面张力，表面活性剂在溶液表面的浓度一定它在体相的浓度。
6、润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成关系，与液体的表面张力成关系。
7、温度升高时，纯液体的表面张力。
8、氢氧化铁溶胶显色，胶粒直径的大小在 m之间。
由于氢氧化铁溶胶胶粒带电荷，所以通过直流电时，在附近颜色逐渐变深。
9、丁达尔效应是光所引起的，其强度与入射光波长的次方成比例。
10、乳状液的类型可以分为和两类，亲水性固体粉末和憎水性固体粉末可以分别作为型和型乳状液的乳化剂。
11、在讨论固体对气体等温吸附的兰格谬尔理论中，最重要的基本假设为：吸附是层的。
12、表面活性物质在结构上的特点是同时具有基和基。
13、KI与过量的AgNO3形成溶胶，该溶胶电泳时胶粒向移动；在KCl、K2C2O4、K 3Fe（CN）6三种电解质中，对该溶胶聚沉能力最大的是。
二、单选题1、氧气在某固体表面的吸附，温度在400K时进行的速度较慢，在305K时更慢，该吸附过程主要是（）A.物理吸附B.化学吸附C.不能确定D.物理吸附与化学吸附同时发生2、在三通活塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡，然后打开活塞使左右端相通，将会出现什么现象。
（）A.大泡变小，小泡变大B.小泡变小，大泡变大C.两泡大小保持不变D.不能确定3、晶体物质的溶解度和熔点与其颗粒半径的关系是（）A.半径越小，溶解度越小，熔点越低B.半径越小，溶解度越大，熔点越低C.半径越小，溶解度越大，熔点越高D.半径越小，溶解度越小，熔点越高4、在一密闭容器内，放有大小不等的圆球形小水滴，经放置一段时间后，会出现的现象是（）A.小水滴变大，大水滴变小，直至大小水滴半径相等B.小水滴变小，直至消失，大水滴变的更大C.大小水滴保持原来的半径不变D.水滴大小变化无规律5、关于表面张力和表面自由能，下列说法正确的是( )A.物理意义相同，量纲和单位不同B.物理意义不同，量纲和单位相同C.物理意义和量纲相同，单位不同D.物理意义和单位不同，量纲相同6、通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( )A.能降低液体的表面张力B.能增大液体的表面张力C.能显著增大液体的表面张力D.能显著降低液体的表面张力7、下述现象中与表面活性物质无关的是( )A.乳化B.润湿C.起泡D.溶解8、毛笔蘸上水，笔毛就会粘在一起，这是因为 ( )A.笔毛上的水在空气中有自动收缩减小表面的趋势B.笔毛被润湿C.水是表面活性物质D.水具有粘度9、对于水平液面，其值为零的物理量是( )A.表面自由能B.表面张力C.附加压力D.比表面能10、对于化学吸附，下面说法中不正确的是( )A.吸附是单分子层B.吸附力来源于化学键力C.吸附热接近反应热D.吸附速度较快，升高温度则降低反应速度11、下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是( )A.布郎运动B.扩散C.电泳D.沉降平衡12、在外加电场作用下，胶体粒子在分散介质中移动的现象称为( )A.电渗B.电泳C.沉降D.扩散13、Langmuir气固吸附理论中，下列叙述中错误的是( )A.吸附是单分子层吸附B.吸附热是常数C.在一定条件下，吸、脱附之间可以达到平衡D.吸、脱附速率都与气体的压力成正比14、对于指定的液体，恒温条件下，有( )A.液滴的半径越小，它的蒸气压越大B.液滴的半径越小，它的蒸气压越小C.液滴的半径与蒸气压无关D.蒸气压与液滴的半径成正比15、凡溶胶达到等电状态，说明胶粒 ( )A.带电，易聚沉B.带电，不易聚沉C.不带电，很易聚沉D.不带电，不易聚沉16、过量的KI与AgNO3混合制溶胶，其结构为[(AgI)m·n I-·(n-x)K+]x-·x K+，则胶粒是指 ( )A.(AgI)mB.(AgI)m·nI-C.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+] x-D.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·xK+17、不一定。
物理化学B课程教学大纲
物理化学B课程教学大纲课程代码： 0425A005-0425A006课程名称：物理化学B/ Physical Chemistry B开课学期：3、4学分/学时：4/64（理论：56，研讨：6 ，习题：2 ）课程类别：必修课/学科专业基础课适用专业/ 开课对象：生物工程、食品科学与工程、轻化工程/二年级本科生先修课程/后修课程：高等数学，大学物理，无机及分析化学，有机化学/化工原理，化工热力学开课单位：生物与化学工程学院/轻工学院团队负责人：张立庆审核人：姜华昌执笔人：姜华昌审批人：王永江一、课程简介物理化学研究化学变化、相变化及其有关的物理变化的基本原理，主要是平衡的规律和变化速率的规律。
物理化学课程是食品科学与工程、生物工程、轻化工程专业等专业的一门必修的专业基础课，它是培养上述专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后继专业课程的基础。
1、通过本课程的学习，使学生比较熟悉物理化学的理论研究规律，牢固地掌握物理化学基础理论知识，明确物理化学的重要概念及基本原理，同时掌握物理化学的基本计算方法。
2、通过本课程的学习，学生应进一步得到一般科学方法的训练，增强分析和解决物理化学问题的能力。
科学方法的训练应贯彻在本课程教学的整个过程中，特别是要通过热力学和动力学学习，使学生进一步掌握从实验结果出发进行归纳和演绎的一般方法，熟悉由假设和模型上升为理论的方法，并具备根据具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。
本课程重点支持以下毕业要求指标点：1.4 具备物理化学、化工原理、生物工程、轻化工程专业基础知识，并能用于解决食品、生物工程、轻化工程领域复杂工程问题。
体现在掌握化学热力学的基本知识，并能运用化学热力学知识对生物工程中所涉及的化学反应进行热力学分析与计算；掌握化学动力学的基本知识与基本原理，并能运用化学动力学知识解决生物工程、食品工程、轻化工程过程中出现的反应速率与反应机理等问题。
第八章 表面、相界和晶界
22
（3）清洁表面 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等 物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内 相同，但周期结构可以不同于体内。根据表面原子的排 列，清洁表面又可分为：
13
（2）原因 液膜中不仅有凹面，还有凸面。设凹的曲率半径为
r1，凸面的半径为r2。对于非球面： Ρs＝γ(1/r2-1/r1) r :主曲率半径。
当液膜非常薄时, r2»r1 ,或r2＝∞, 即为两块相互平行的 平板间的液体液面
Ρ＝-γ/r1 负号表示液内压力小，相当于两边给玻璃有正的γ/r1 的推力，这一推力使二块玻璃拉近拉紧。
于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用。
对不同物质，上述三种作用并非均等的。例如对 于非极性分子，定向作用和诱导作用很小，可以忽 略，主要是分散作用。
18
二、固体的表面结构 1.表面结构
（1）静态表面原子状态 1）表面:是指（固体）晶体的三维周期性结构开始破坏一直
到真空之间的整个过渡区域，其厚度一般为几个原子层。 2）静态表面原子状态：是指在0K时，表面原子静止地（无
开尔文公式的结论说明凸面蒸气压＞平面＞凹面 由于颗粒表面各处的曲率不同，按开尔文公式可
知，各处相应的蒸气压大小也不同。故质点容易从 高能阶的凸处（如表面）蒸发，然后通过气相传递 到低能阶的凹处(如颈部）凝结，使颗粒的接触面 增大，颗粒和空隙形状改变而使成型体变成具有一 定几何形状和性能的烧结体。这一过程也称蒸发冷凝。
多数情况下吸附是介于上述二者之间，即在固体吸附剂 和吸附物之间共有电子，并且经常是不对称的。
表面化学讲义
三、 亚稳状态和新相的生成
沸腾条件：水的蒸气压 ≥ p外+Δp + p静+ Δp
p外=1.013×105Pa p静=ρgh=103×9.8×1.0 =104Pa p 静 Δp=2σ/r=2×0.0589/10-6 = 1.178×105Pa p外+p静+Δp =2.291×105Pa
开尔公式应用举例
1．微小晶体的溶解度
ar 2 sl M ln a RTr
2．毛细管凝结
陈化
在低于正常的饱和蒸气压时，蒸气分子在 毛细孔内凝结成液体的现象。
硅胶作为干燥剂的工作原理。
三、 亚稳状态和新相的生成
水在常压（101.3kPa）下的沸点是100 ℃。如果
水温≥ 100 ℃仍不沸腾，这样的水称为过热水。
凹面接触角<90°
二、固体表面的润湿
（三）毛细现象
2σ Δp ρgh r
R r cosθ
2σ cos θ h ρ液 gR
毛细现象： 凹液面，液面上升 凸液面，液面下降
二、固体表面的润湿
（三）毛细现象
毛细管凝结：在低于正常的饱和蒸气压时， 蒸气分子在毛细孔内凝结成液体的现象。 产生原因：凹液面的蒸气压小于正常蒸气压
c表-c本 表示溶液表面吸附的大小
但不能实验测定
(n表-n’本)/A表示溶液表面吸附的大小
Γ=nσ/A，表面吸附量
Γ＞0，正吸附； Γ＜0，负吸附。
二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式 （二）吉布斯公式
a σ Γ ( )T RT a
大学物理化学--第八章
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2020/8/23
１、弯曲液面附加压力－拉普拉斯方程
弯曲液面凹面一侧压力以p内表示，凸面一侧压力 以p外表示，弯曲液面内外压力差△p称为附加压力。
p p内 p外 pl pg 0 p p内 p外 pg pl 0
表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本 原因，附加压力是表面张力存在的必然结果。
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2020/8/23
§8.1 界面张力
１.液体表面张力、比表面功、 比表面吉布斯函数
２.界面热力学方程 ３.界面张力影响因素
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2020/8/23
１、表面张力，比表面功与比表面吉布斯函数
液体表面分子受力情况分析：
液体内部：分子所受的力可以 彼此抵消，合力为零。故内部分子 可无规则运动而不消耗功。 液体表面：分子恒受指向液体 内部的拉力，处于不对称力场。故 表面分子趋向液体内部移动，宏观 表现为液体表面力图缩小到最小。
Va V m
(m 3 kg 1 )
体积要换算成标准状况（0 C ,101.325kPa)
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2020/8/23
2、等温吸附
吸附量 f (T , p,吸附剂，吸附质） 吸附剂、吸附质定：V a f (T , p)
吸附等温线：（）T：V a f ( p) V a — p线
第八章 界面现象
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2020/8/23
基本概念
１.界面和界面现象 ２.表面和比表面
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2020/8/23
１、界面和界面现象
界面（Interface）
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例1： 20℃，p下，将1kg水分散成10-9m半径的小水滴 需做功多少？已知 =0.0728 Nm-1, =1000 kgm-3 解： – Wr’ = A = (A2 – A1) A2 = n 4r2 而 1kg = n × ( 4/3r3 ) n = 2.4 1023个 – Wr’ =310-3/r=218 kJ 而218 kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能.对 于1kg水(0.0485m2)，表面能约为3.510-3J。
S T 为温度不变时扩大表面积所吸的热>0 A T , p
G G S T T A A T A A , p T , p A , p T , p A , p T , p
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例2 已知水在20℃时的表面张力为0.072Nm-1，= 1g cm-3， 0℃时水的饱和蒸气压为610.5Pa。 在 0℃ ～ 20℃内水的vapHm=40.67kJmol-1。求在20℃ 时半径为10-9m水滴的饱和蒸气压。
解：要求 20 ℃时水滴的饱和蒸气压，首先要求出该 温度下平面水的饱和蒸气压。则根据克-克方程：
单位：Jm-2 物理意义： 从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积 引起系统自由能的增量即为比表面能。
：单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额 的吉布斯自由能。
4
二、表面张力
单位：Nm-1 物理意义：表面紧缩力。 定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意 单位长度上的紧缩力。 例如：表面为一平面：肥皂水膜 表面为一曲面：
8
§8.2 纯液体的表面现象
Surface phenomena of pure liquid
一、弯曲液面的附加压力
p＝？
平面 p=0
凸液面(convex) p指向球心
凹液面(concave) p指向球心
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p ' p p
实验：
(p ' p ) dV dA 2 dA d ( 4 r ) p 3 dV d ( 4 r /3 ) 8 rdr 2 2 4 r dr r
1）过饱和蒸气——人工降雨 20℃时 (pr=6kPa)>> (p=2kPa)。若现在(35℃)蒸气压 为5.6kPa，迅速冷却至20℃，虽p >p(20℃)，但仍 <pr，所以成为过饱和蒸气 2）过热液体：暴沸现象violent bumping pr P+P=P+2/r 3）过冷液体 4）过饱和溶液
5
三、影响表面张力的因素
1. 物质的种类及共存相的种类（性质） 20℃ H2O(l) C6H6(l) CCl4(l) /Nm-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O- C6H6) 0.0326 (H2O-CCl4) 0.045 2. 温度：一般情况下，T，。因分子间引力减弱 如常压下的纯液体：
第八章 表面现象与分散系统
表面现象：相与相之间界面上发生的特殊现象 分散系统：具有巨大相界面的系统
表面现象 分散系统
1
(一) 表面现象
§8.1 表面自由能与表面张力 §8.2 纯液体的表面现象 §8.3 气体在固体表面上的吸附 §8.4 溶液的表面吸附 §8.5 表面活性剂及其作用
2
§8.1 表面自由能与表面张力
13
Kelvin eq.
RT p V ( l ) P ( l ) m ln
p 2 r RT ln V ( l) m p r
p
p r
l)2 2M pr V m( ln RTr p RTr
注意： 凹（液中气泡）：r取负值，pr < p 凸（小液滴）： r取正值，pr > p
2 p r
p ' dV pdV dA
Young-Laplace equation
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Young-Laplace 公式 : p=2/r
式中r：曲率半径。
r越大，p越小；平面时r，p=0
注意：
1.不管是凸液面，还是凹液面，附加压力的方向总是
指向球心，即球内的压力一定大于球外的压力； 2. 液膜（肥皂泡）p=4/r
11
例：打开活塞后，两肥皂泡将如何变化？
达平衡时怎样？
12
二、曲率对蒸气压的影响-----Kelvin eq.
( )T: 1mol液体
P
r
P’
(液相) P P’=P+2/r (气相) 蒸气压 p pr 气液平衡：(g) = (l) ( )T: d(g) = d(l) 即dGm(g)= dGm(l) RTdlnp=Vm(l)dP(l)
6
四、表面热力学
dG SdT Vdp dA
S dA T A, p
( G )T,p dA
S A T A,p T, p
U H G T S
U dA T dA T A , V
Surface free energy and surface tension 单组分密闭系统： dG = -SdT + Vdp - wr’ 在等温等压条件下：
(dG)T,p = - wr’ = dA
表面功：可逆扩大表面积所做的功
- wr’ = dA= (dG)T,p
3
一、表面自由能，比表面能 def G ----比表面能 A T , P
H p ( 293 K ) 1 1 v ap m ln 1 . 223 p ( 273 K ) R 273 293
p(293K)=2074Pa 根据Kelvin公式 pr=6011Pa
p 2 M r ln 1 .064 p RTr
15
Kelvin公式的应用：几种亚稳状态